[发明专利]一种高效激冷装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种单喷嘴或多喷嘴浆态/干煤粉进料的气化装置上使用的高效激冷装置。

背景技术

自20世纪70年代中期出现世界性石油危机后，洁净煤技术研究、开发和应用成为了各国政府可持续发展战略和能源安全的战略研究重点。煤气化技术是清洁利用煤炭资源的重要途径和手段。煤炭气化，即在一定温度、压力条件下利用气化剂（O₂、H₂O或CO₂）与煤炭反应生成洁净合成气（CO、H₂的混合物），是对煤炭进行化学加工的一个重要方法，是实现煤炭洁净利用的关键技术。洁净合成气可以作为城市煤气、发电用燃料气，也可以用来生产化工产品(如合成氨、甲醇等)和清洁发动机用燃料(如氢、汽油、柴油、醚、醇燃料等)。

气流床气化技术是现在最高效、清洁的煤利用技术之一，代表着煤气化技术的发展趋势，气流床气化技术根据进料状态的不同分为水煤浆和粉煤两种方式，水煤浆进料以德士古气化炉为代表，干煤粉进料以Shell气化炉为代表。气化炉的激冷室是气化炉的重要组成部分，气化炉激冷室内部的传热传质过程复杂迅速，是气化工艺操作过程中的关键环节之一，控制不好会出现合成气带水、合成气灰含量高、合成气的水气比不合格、激冷室内部液位保持不住、下降管烧穿等问题。德士古气化炉激冷室由激冷环、下降管和上升管组成，燃烧室与激冷室之间通道是渣口，渣口的下面是激冷环，激冷环下面连接着下降管，下降管的下端深入到激冷室的正常液位以下。下降管的外面是上升管，上升管与下降管同轴，上升管的上部有一个起折流作用的折流板，折流板为斜向下的伞形挡板，固定在燃烧室的锥底上。合成气在离开激冷室的液面后首先沿上升管上升，在上升到上升管的顶部后，合成气会受到折流板的作用改变方向，先向下折流，再向上升，从激冷室的合成气出口离开激冷室。由于合成气的气泡具有比较大的能量，所以在合成气的气泡逸出激冷室的水面时会夹带大量液体，造成合成气的水气比不合格、激冷室内部液位保持不住的问题。有资料表明激冷室内黑水的循环量高达2050m³/h，这大约相当于进入激冷室补充水的2O倍，最终被带出激冷室的黑水量也高达40m³/h。合成气带液的同时，水中微米级的细灰也被带离激冷室，造成合成气中灰含量高的问题。

从气化炉渣口出来的1300℃的高温合成气在沿下降管下降的过程中，高温的合成气、飞灰、熔融灰渣和下降管内壁上覆盖着的激冷水膜之间发生着迅速复杂的传热传质过程。高温合成气、飞灰、熔融灰渣的温度迅速降低，激冷水膜的温度迅速升高，并有部分激冷水在高温热辐射下迅速地被蒸发并进入到合成气中。下降管内气、固、液三相间的传热传质和流动过程非常的复杂且迅速，根据多维模拟的研究结果表明，高温的合成气在离开渣口后向下0.8m的范围内合成气温度下降的变化梯度最大，合成气与激冷水之间的热交换负荷量最大，该区域下降管所承受的热应力也最大，因而在这一区段比较容易发生下降管裂纹、鼓包、变形甚至烧穿孔。同时事实也证明在燃烧室渣口以下0.4～0.8m区段发生问题的几率比较高，原因是一方面这一区段下降管所承受的热应力比较大，另一方面激冷水的蒸发量比较大，下降管内壁的保护液膜相对比较薄，温度也比较高，所以比较容易出问题。

本发明的目的在于克服现有技术的不足，解决合成气出激冷室带水、合成气灰含量高、合成气的水气比不合格、激冷室内部液位保持不住、下降管烧穿等问题，保证高温粗合成气和熔渣的洗涤效果，延长激冷装置下降管的使用寿命，实现气化装置的稳定运行，发明一种高效激冷装置代替现有激冷装置。

发明内容

为了克服现有激冷装置存在的合成气出激冷室带水、合成气灰含量高、合成气的水/气不合格、激冷室内部液位保持不住、下降管烧穿等问题，本发明提供一种单喷嘴或多喷嘴浆态/干煤粉进料的气化装置所使用的高效激冷装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高效激冷装置，包括壳体、激冷环、下降管，高效激冷装置自上而下依次为激冷环、下降管、下降管保护器、双程溢流旋液分离器、百褶板，激冷环与渣口连接，下降管上部与渣口连通，下降管保护器安装在下降管外壁上，双程溢流旋液分离器、百褶板自上而下连接在壳体内壁和下降管外壁之间。

根据所述的高效激冷装置，所述的下降管保护器为中空结构，内部设置导流板，导流板围绕下降管呈蛇形盘旋而上，高度为1m，固定在距离渣口0.3~0.7m下降管的外壁上，下降管保护器的入水口与外部供水设备连接，下降管保护器出水口与激冷环的冷却液输送管连接。